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LED, l’evoluzione dell’illuminazione efficiente

LED, l’evoluzione dell’illuminazione efficiente

Gianni Forcolini, docente di architettura e design al Politecnico di Milano, è uno dei maggiori esperti italiani di illuminazione a LED, nonché autore di varie pubblicazioni sull’argomento. È anche il curatore dello Speciale tecnico che Qualenergia.it dedica a questo tema. Alcuni mesi fa gli avevamo parlato per capire come il LED sta cambiando e come cambierà il mondo dell’illuminazione, pubblicando l’intervista sulla nostra rivista bimestrale, QualEnergia; ora la riproponiamo sul portale.
Tra le caratteristiche più rilevanti c’è sicuramente l’alta efficienza luminosa, ossia il rapporto tra la quantità di luce e l’energia necessaria per produrla. Se per le fluorescenti arriviamo a valori di 80-90 lumen su watt, con il LED superiamo i 120-130. Un’efficienza battuta solo dalle lampade al sodio, che però emettono una luce giallastra, che dà alterazione cromatica, e dunque non sono adatte a essere usate in molti ambienti, tutti quelli in cui si devono distinguere i colori. Altro punto di forza del LED è la durata. Le fluorescenti possono durare 8-9mila ore, qualcuna arriva a 12mila, quelle al sodio raggiungono le 15 mila ore. Le lampade a LED durano invece decine di migliaia di ore: circa 40-50mila ore, trascorse le quali non si spengono ma diminuisce la quantità di luce.
Attualmente il settore dell’illuminazione stradale sta utilizzando molto i LED. Alcune grandi aziende forniscono apparecchi equipaggiati a LED e questo ha convinto molte amministrazioni a sostituire l’illuminazione con quella a LED.
Si calcola che mediamente un investimento di sostituzione dei lampioni tradizionali con lampioni a LED rientri in circa 3 anni. Passati i 3 anni si ha un risparmio annuale di circa il 60% rispetto al tradizionale, anche perché con il LED si riesce a ottimizzare l’illuminazione, dirigendola solo dove effettivamente la si vuole fare arrivare. Può anche aumentare la distanza tra un lampione e l’altro, permettendo dunque di ridurne il numero. Nei Comuni in cui gli impianti sono molto vecchi e si devono sostituire, il LED è oggi sempre preso in considerazione.
Un settore in cui il LED sta prendendo molto piede è quello dell’esposizione, sia nel commerciale che nei musei. Vetrine, punti vendita, centri commerciali. In questo caso ci si avvantaggia sia dei bassi consumi che della qualità cromatica della luce: il LED dà luce bianca e buon risalto a tutti i colori. Altro vantaggio del LED è che è veramente piccolo per cui permette di costruire fari o riflettori di formati minimi, poco pesanti, ma importanti per illuminare spazi anche di piccole dimensioni e semplifica molto la costruzione degli impianti per questi tipi di spazi. Dove stenta a penetrare è invece nel domestico e anche negli ambienti di lavoro, a parte qualche intervento importante, continuano a dominare le lampade a fluorescenza.
Il problema per quel che riguarda il segmento domestico è che dietro c’è una strategia di mercato che non fa aumentare l’offerta e calare i prezzi: i produttori hanno investito sulle fluorescenti compatte e vogliono continuare a venderle. Per quel che riguarda i prezzi, attualmente si producono moltissimi LED di diverse qualità e con prezzi molto vari. Il LED richiede diversi componenti: un alimentatore, un circuito stampato, spesso si inserisce anche un dissipatore termico, materiale ottico come schermature, riflettori, refrattori. C’è insomma la necessità di un set di componenti che devono avere una qualità adeguata e questo tende a tenere alti i costi, mentre il LED in se stesso ha costi ormai abbordabili. Confrontato con le altre lampade costa un 40-50% in più.
E’ previsto un calo dei prezzi dei led, anche se il periodo di crisi sta rallentando gli investimenti. Parallelamente all’aumento della diffusione i costi stanno scendendo: un singolo LED ora costa circa 2 euro mentre 4 anni fa stavamo sui 10 euro. Il trend di un calo dei prezzi dunque c’è, ma non so dire quanto sarà veloce e dove arriverà; bisogna dire che negli ultimi due anni è rallentato: i costi scendono quando i produttori sono in grado di investire in processi di produzione e ricerca.
L’uso con la fibra ottica è un’ottima applicazione. In questo modo si può usare una sola fonte di luce abbastanza potente in un punto e tramite fibre ottiche distribuire la luce dove si vuole, anche se bisogna tener presente che la fibra ottica, se molto lunga, tende ad assorbire un po’ di luce, quindi si può perdere nel tragitto un po’ della luce fornita dal LED. Un’altra applicazione con l’abbinamento a materiali ottici è quella di usare lastre di 4-5 millimetri di spessore di materiale plastico trasparente su cui vengono praticate delle piccole scalfiture con macchinari laser che permettono di applicare piccolissimi LED sui bordi della lastra. Si distribuiscono file di LED, di solito su due bordi della lastra: la luce entra nello spessore e i piccoli rilievi fatti col laser permettono di riflettere la luce verso l’esterno: il risultato e di avere un piano dalla luminosità omogenea partendo da file di LED. Un’applicazione che sta avendo molto successo anche in Italia perché consente per esempio di avere pannelli luminosi per pubblicità o informazione grafica con ridotti consumi energetici e spessori minimi: vantaggi enormi rispetto ai sistemi classici, anche in quanto a modalità produttiva.
Un’altra applicazione molto interessante e diffusa è quella di usare strisce di LED negli espositori frigoriferi dei supermercati: il LED funziona benissimo a basse temperature, ha un resa ancora migliore attorno o sotto 0°C, occupa pochissimo spazio e ha un’emissione di calore bassissima.

Energia Solare: Le Celle Solari stampate a getto d’inchiostro. Come stampare un giorno dall’ufficio “pannelli fotovoltaici”. Konarka, il nuovo leader del fotovoltaico stampato

Energia Solare: Le Celle Solari stampate a getto d’inchiostro. Come stampare un giorno dall’ufficio “pannelli fotovoltaici”. Konarka, il nuovo leader del fotovoltaico stampato

Konarka ha spiegato che le celle solari stampate a getto d’inchiostro ad alta efficienza sarà davvero una tecnologia promettente a causa della facilità con cui le sostanze possono essere lavorate e stampate sui vari substrati non richiedendo ulteriori verniciature. Il documento della ricerca è stato pubblicato di recente su Advanced Materials e intitolato “High Photovoltaic Performance of Inkjet Printed Polymer:Fullerene Blends”

“L’uso della tecnologia di stampa a getto d’inchiostro come strumento di fabbricazione di celle solari ad alta efficienza è una tappa importante della ricerca”, ha commentato Rick Hess, presidente e CEO di Konarka. “Questo passo in avanti nel campo delle celle solari stampate, spinge sempre più Konarka a diventare un leader emergente del fotovoltaico stampato”.

La stampa a getto d’inchiostro è una tecnica comunemente utilizzata nello stampaggio controllato di materiali funzionali su determinate superfici e substrati al fine di essere una facile e rapida soluzione di lavorazione per grandi pellicole polimeriche. La ricerca di Konarka infatti conferma che le celle solari organiche possono essere realizzate con tecnologie di stampa come questa senza nessuna perdita di efficienza rispetto a quelle realizzate in “clean room”. Inoltre la stampa a getto d’inchiostro potrebbe rappresentare un intelligente strumento di fabbricazione di celle solari per le aziende in modo tale da poter creare prodotti di diversi colori, modelli e potenza differente a seconda del risultato da ottenere.

Konarka che è finanziata da 3i Group, Chevron, Draper Fisher Jurvetson, Eastman Chemical e News Enterprise Associates ha spiegato che il suo prodotto è stato brevettato come flessibile, leggero, a basso costo ed estremamente versatile. Le celle solari organiche anche se risultano meno efficienti rispetto alle celle in silicio la ricerca sta già lavorando per migliorarne i risultati. Utilizzando così attuali tecnologie molto semplici dalla stampante tuo ufficio a getto d’inchiostro con Konarka, sostanzialmente sostituendone l’inchiostro con uno a celle solari e la carta con un sottile foglio di plastica, potrai stampare pannelli solari.

Purtroppo però probabilmente non potremmo vedere il progetto in commercio ancora per qualche tempo visto che il sistema ora è possibile utilizzarlo solo da grandi produttori di celle solari. Tuttavia, non significa che, se l’adozione di questa tecnologia avvenga in tempi relativamente brevi, sarà possibile avere celle solari a dimensioni e prezzi davvero concorrenziali.

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